Die Gehirnzellen von Bipolarpatienten sagen eine Reaktion auf Lithium voraus

Die Gehirnzellen von Bipolarpatienten sagen eine Reaktion auf Lithium voraus

Eine neue Salk-Studie, eine der ersten, die zeigt, wie sich eine bipolare Störung auf Neuronen im Gehirn auswirkt, entdeckt auch grundlegende Unterschiede in Patientenzellen

LA JOLLA–Forscher haben herausgefunden, dass die Gehirnzellen von Patienten mit bipolarer Störung, die durch starke Schwankungen zwischen Depression und Hochstimmung gekennzeichnet ist, empfindlicher auf Reize reagieren als die Gehirnzellen anderer Menschen.

Der Befund wurde am 28. Oktober 2015 in der Fachzeitschrift veröffentlicht Natur, ist einer der ersten, der auf zellulärer Ebene zeigt, wie sich die Störung auf das Gehirn auswirkt. Darüber hinaus wird deutlich, warum manche Patienten auf die Behandlung mit Lithium ansprechen und andere nicht.

Salk-Wissenschaftler entdecken zelluläre Unterschiede zwischen Gehirnzellen von bipolaren Patienten, die auf Lithium reagieren, und solchen, die dies nicht tun. Neuronen (weiß/rot) einer Untergruppe von bipolaren Patienten zeigen Veränderungen in ihrer elektrischen Aktivität als Reaktion auf Lithium.

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Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

„Die Forscher waren sich nicht alle einig, dass es eine zelluläre Ursache für die bipolare Störung gibt“, sagt er Rusty Gage, ein Professor in Salk's Labor für Genetik und leitender Autor des neuen Werks. „Unsere Studie ist also ein wichtiger Beweis dafür, dass die Zellen dieser Patienten wirklich unterschiedlich sind.“

Mehr als fünf Millionen Amerikaner sind von einer bipolaren Störung betroffen, deren Behandlung oft eine Herausforderung darstellt. Wenn Lithium den starken Stimmungsschwankungen der Patienten nicht hilft, stellen Ärzte häufig Behandlungspläne mit Antipsychotika, Antidepressiva und Stimmungsstabilisatoren zusammen. Aber sie helfen oft nur bei den depressiven Schwankungen der bipolaren Störung oder den gegensätzlichen manischen Schwankungen, nicht bei beiden.

Um die zugrunde liegende Ursache der bipolaren Störung zu untersuchen, sammelten Gage und seine Kollegen Hautzellen von sechs bipolaren Patienten, programmierten die Zellen in Stammzellen um und brachten die Stammzellen dann dazu, sich zu Neuronen zu entwickeln. Anschließend verglichen sie diese Neuronen mit denen von gesunden Menschen.

„Neuronen werden normalerweise durch einen Reiz aktiviert und reagieren darauf“, sagt Jerome Mertens, Postdoktorand und Erstautor der neuen Arbeit. „Die Zellen, die wir von allen sechs Patienten haben, sind viel empfindlicher, da man sie nicht sehr stark aktivieren muss, um eine Reaktion zu sehen.“ Und auch die Mitochondrien – Energie erzeugende Kraftwerke – in den Zellen waren aktiver.

Da drei der Patienten, von denen die Zellen entnommen wurden, gut auf Lithium reagierten und bei drei anderen keine Linderung ihrer Stimmungsschwankungen durch Lithium festgestellt wurde, testeten die Forscher als Nächstes, wie die Zellen des Patienten auf Lithium reagierten. Das Team ließ einige der Neuronen in einer Lithium enthaltenden Flüssigkeit wachsen und maß dann erneut, wie empfindlich die Zellen waren.

Überraschenderweise verhielten sich die Neuronen der beiden Patientengruppen, obwohl sie in den ersten Tests identisch (und gleich empfindlich) erschienen, unterschiedlich, wenn sie dem Lithium ausgesetzt wurden. Zellen von Patienten, die auf Lithium reagierten, zeigten nach dem Wachstum im Lithium eine abgeschwächte Erregbarkeit. Aber Zellen von Patienten, denen das Medikament nicht geholfen hatte, blieben übererregbar. Die Ergebnisse erklären noch nicht, warum Lithium bei manchen Patienten wirkt und bei anderen nicht, bieten aber einen Ausgangspunkt, um die Unterschiede zwischen den Zellen zu untersuchen. Und die bipolaren Neuronen bieten auch eine Plattform, um andere Fragen zur bipolaren Störung zu stellen.

Von links: Yongsung Kim, Jerome Mertens, Rusty Gage, Carol Marchetto und Son Pham

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Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

„Da wir nun über Neuronen verfügen, die Unterschiede in der Erregbarkeit aufweisen, können wir diese nutzen, um nach besseren Medikamenten zu suchen“, sagt Mertens. Wenn beispielsweise ein neues Medikament die Übererregbarkeit auf zellulärer Ebene umkehrt, könnte es wahrscheinlich die bipolare Störung bei Patienten behandeln.

Als nächstes planen Gage und Mertens, die betroffenen Zellen über längere Zeiträume zu verfolgen, um herauszufinden, ob die von ihnen gemessene Übererregbarkeit nur ein anfängliches manisches Stadium im Leben der Neuronen darstellt oder lange anhält.

„Nach ein paar Monaten ist es möglich, dass diese Übererregbarkeit für die Zelle zu groß wird und sie in einen weniger erregbaren Zustand abfällt“, sagt Gage. „Das könnte ein Signal für den Wechsel zwischen Depression und Manie sein, unter dem die Patienten leiden.“

Die Arbeit und die Forscher wurden durch Zuschüsse der National Natural Science Foundation of China, des National Basic Research Program of China, der Engmann Family Foundation, der JPB Foundation, des Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, des G. Harold und Leila Y. Mathers Charitable Foundation, die Glenn Foundation for Medical Research, das National Institute of Mental Health und das Department of Veterans Affairs.